Probability of detection as a function of multiple influencing parameters

Abstract

Non-destructive testing is subject to measurement uncertainties. In safety critical applications the reliability assessment of its capability to detect flaws is therefore necessary. In most applications, the flaw size is the single most important parameter that influences the probability of detection (POD) of the flaw. That is why the POD is typically calculated and expressed as a function of the flaw size. The capability of the inspection system to detect flaws is established by comparing the size of reliably detected flaw with the size of the flaw that is critical for the structural integrity. Applications where several factors have an important influence on the POD are investigated in this dissertation. To devise a reliable estimation of the NDT system capability it is necessary to express the POD as a function of all these factors. A multi-parameter POD model is developed. It enables POD to be calculated and expressed as a function of several influencing parameters. The model was tested on the data from the ultrasonic inspection of copper and cast iron components with artificial flaws. Also, a technique to spatially present POD data called the volume POD is developed. The fusion of the POD data coming from multiple inspections of the same component with different sensors is performed to reach the overall POD of the inspection system.

Zerstörungsfreie Prüfungen (ZfP) weisen Messunsicherheiten auf. Bei sicherheitsrelevanten Anwendungen der ZfP ist es notwendig, die Fähigkeit, Defekte zu entdecken, genau zu bewerten. Bei den meisten Anwendungen ist die Defektgröße der einzige Parameter, der die Entdeckungswahrscheinlichkeit (Probability of Detection - POD) des Defektes bestimmt. Deshalb wird die POD typischer Weise als eine Funktion der Defektgröße berechnet und dargestellt. Die Leistungsfähigkeit des ZfP-Systems wird ermittelt, in dem die Defektgröße mit hinreichend großer POD verglichen wird mit der Fehlergröße, bei der die strukturelle Integrität kritisch wird. In dieser Dissertation wurden Anwendungen untersucht, bei denen mehrere Faktoren einen wichtigen Einfluss auf die POD des Defektes haben. Um eine zuverlässige Einschätzung der Fähigkeit des ZfP-Systems zu ermöglichen ist es nötig, die POD als eine Funktion aller einflussnehmenden Parameter auszudrücken. Daher wurde das Multi-Parameter POD-Modell entwickelt. Das Modell ermöglicht die Berechnung und Darstellung der POD als eine Funktion mehrer Parameter. Das Modell wurde auf Ultraschallprüfdaten von Kupfer- und Gusseisenkomponenten angewendet. Außerdem wurde ein neuartiges Modell entwickelt, um POD-Daten darzustellen, bei denen die Position des Fehlers einen wichtigen Einfluss auf die Bewertung hat. Dieses Modell wird als Volumen-POD bezeichnet. Eine Verschmelzung der Volumen-POD-Daten wurde eingeführt, bei der die Daten von verschiedenen Prüfungen des gleichen Bauteils stammen, um eine Gesamt-POD des ZfP-Systems zu erhalten.